Ein Sprung in die falsche Richtung – Zoonosen, neue Bedrohungen für den Menschen Understand article

Übersetzt von Kathrin Schäker. Fabian Leendertz und sein Team suchen im afrikanischen Urwald nach neuen Krankheitserregern, die vom Tier zum Mensch übertragen werden können. Könnte eines davon die nächste Pandemie auslösen?

Unser moderner Lebensstil ermöglicht uns innerhalb weniger Tage um die Erde zu reisen, dies hat es Infektionskrankheiten einfacher gemacht sich auszubreiten. Pathogene, die erst vor kurzer Zeit vom Tier zum Menschen übertragen wurden, können besonders gefährlich sein, da unser Immunsystem sie noch nicht kennt.

Fabian Leendertz vom Robert Koch Institutw1 in Berlin untersucht bis dato unbekannte, infektiöse Mikroben in Afrika und hofft so den Ausbruch neuer Zoonosen zu verhindern.

Auf Buschmärkten können
lebende Wildtiere als
Nahrungsmittel gekauft
werden. Dies ist ein Weg
über den sich zoonotische
Infektionen ausbreiten
können.

Mit freundlicher Genehmigung
von Fabian Leendertz

Das Wort Zoonose griechischen Wörtern zoon(Lebewesen) und nosos (Krankheit) her und beschreibt eine ansteckende Krankheit, die zwischen Tieren und Menschen übertragen werden kann. Zwei bekannte Beispiele sind die Tollwut und die Beulenpest, die beide für den Menschen tödlich sein können. Während eineEpidemie eine bestimmte Population betrifft, ist eine Pandemie eine Infektion, die mehrere Kontinente oder auch die ganze Welt umfassen kann.

Bezeichnenderweise wurden alle der jüngsten Pandemieausbrüche von tierischen Pathogenen ausgelöst, die sich in der letzten Zeit weiterentwickelt haben und so ihr Wirtsspektrum erweitert haben. Das humane Immunodefizienz-Virus (HIV, engl. human immunodeficiency virus) stammt von den Schimpansen oder Gorillas, der Ausbruch des schweren akuten respiratorischen Syndroms (SARS, engl. severe acute respiratory syndrome) 2003 wurde von einem aviären Coronavirus ausgelöst und die Schweinegrippe-Pandemie 2009 kam von – naja, das können Sie sich denken.

Wie konnten diese Infektionen zu so einer gravierenden und globalen Bedrohung werden? „Die Mehrheit der humanen Pathogene kam von irgendwo aus dem Tierreich“, erklärt Fabian, dies allein ist also nicht die Erklärung. Jedoch: „Heutzutage ist es viel einfacher für ein Pathogen sich in verschiedenen Ländern zu verteilen. Was früher nur ein kleiner Vorfall war, kann nun sehr schnell ein weltweiter Ausbruch werden.“ Unsere erhöhte Mobilität ist nicht der einzige Grund hierfür: „ Da die menschlichen Lebensräume wachsen und die Menschen mehr und mehr in entlegene Gebiete eindringen, begegnen wir neuen Pathogenen. Die Veränderung des lokalen Ökosystems löscht manche Spezies aus und begünstigt andere, manche davon können solche zoonotischen Mikroben mitbringen.“

Das Ebola-Virus, zum Beispiel, wurde vom Affen zum Menschen wahrscheinlich über den Konsum von “Buschfleisch” übertragen: Wildtiere, wie Flughunde oder Affen, die als Nahrungsmittel gejagt werden. Oftmals werden sie ohne Handschuhe geschlachtet. Wenn diese Tiere infiziert sind, kann die Infektion leicht auf Menschen, die die Tiere jagen, schlachten oder essen, überspringen. In manchen Teilen Afrikas sind Wildtiere eine wichtige Nahrungsquelle und der schnelle Populationsanstieg hat den Buschfleischhandel angeregt.

Gesundheitsuntersuchungen bei unserer Verwandtschaft

Um sich vor gefährlichen
Mikroorganismen zu
schützen, tragen Forscher bei
der Probennahme im Gelände
Schutzanzüge.

Mit freundlicher Genehmigung
von Fabian Leendertz

Nicht nur die Menschen gehören zu den Primaten, sondern auch Lemuren, Affen und unsere engsten Verwandten: die Menschenaffen, wie Schimpansen und Gorillas. Jedes Virus oder Bakterium, das unsere Primaten-Verwandtschaft befallen kann, könnte auch für uns gefährlich sein. Um neue Krankheitserreger, die die Speziesgrenzen übersprungen haben, zu identifizieren, haben sich deutsche Forscher mit Verhaltensforschern von der Elfenbeinküste, Westafrika, zusammengeschlossen, um Menschenaffen zu untersuchen. Sie kollaborieren als Teil der Great Ape Health Monitoring Unitw2, ein Institut, das Wissenschaftlern der ganzen Welt, die Proben von wilden Affen sammeln wollen, Gebiete zur Verfügung stellt. Wenn ein Affe, den sie beobachten, krank wird oder stirbt, sammelt das Team Blut-, Stuhl- und Urinproben und schickt diese zu Fabian und seiner Arbeitsgruppe nach Berlin. Wenn der Affe stirbt, wird er von einem der Veterinäre vor Ort obduziert.

Die Identifizierung des verursachenden Pathogenes

Nachdem die Proben in Fabians Labor in Berlin angekommen sind, versuchen er und seine Mitarbeiter herauszufinden welches Pathogen hinter diesem Ausbruch steckt – und ob es schon bekannt ist. Verschiedene Laboruntersuchungen können die Identität der Mikrobe aufdecken, durch Ermittlung der Genomsequenz oder charakteristischer Oberflächenmoleküle.

Eine dieser Techniken, die Polymerase-Kettenreaktion (PCR, engl. polymerase chain reaction), vervielfältigt DNS Sequenzen und erleichtert so die Identifizierung. Fabian sucht dann Regionen, die einzigartig für bestimmte Mikroorganismen ist. Wenn eine dieser bestimmten Sequenzen in der Probe vorhanden ist, kann das Pathogen einer bestimmten bakteriellen oder viralen Familie zugeordnet werden.

Durch die Untersuchung verschiedener Probenarten – Blut, Stuhl oder Urin – können die Wissenschaftler nach bestimmten Krankheitstypen suchen, zum Beispiel solche, die durch respiratorische, intestinale oder systemische Pathogene ausgelöst werden.

Wenn das Pathogen ein unbekannter Mikroorganismus ist, „versuchen wir es zu kultivieren und das ganze Genom für eine Sequenzierung zu isolieren. Dann stellen wir die neu entdeckte Mikrobe der wissenschaftliche Welt vor“, erklärt Fabian.

Kann es uns infizieren?

1914 wurde im Hafen von
New Orleans die Pest in
Ratten nachgewiesen, dies
veranlasste großangelegte
Rattenausrottungen. Diese
drei Männer untersuchen
Ratten auf die Krankheit.

Public domain Bild /
Wikimedia Commons

Infiziert die neu entdeckte Mikrobe nur Affen oder kann es auf den Menschen übertragen werden? Wenn Menschen infiziert werden, werden sie dann krank? Können sie die Krankheit an andere Menschen weitergeben? Um diese Fragen zu beantworten, reisen die deutschen Wissenschaftler nach Afrika und nehmen Proben von Menschen, die in der Umgebung leben, wo das Virus gefunden wurde. Diese Menschen sind nicht notwendigerweise krank, könnten aber Antikörper im Blut haben, die eine abgeheilte Infektion nachweisen. Die Wissenschaftler arbeiten auch mit örtlichen Ärzten zusammen, die Proben nach Deutschland schicken.

Verteilung von Schutzmasken
während der Grippepandemie
2009 in Mexiko-Stadt.

Mit freundlicher Genehmigung
von kalitemarketing.com

Wenn Mikroben in den menschlichen Proben gefunden wurden, könnten diese entweder direkt von den Affen oder von einem anderen Wirt übertragen worden sein. Um abzuschätzen, ob sie eine Epidemie oder sogar Pandemie auslösen könnten, versuchen die Wissenschaftler herauszufinden, ob sie von einer Person zu einer anderen übertragen werden können. Dies ist eine schwierige Aufgabe, die die Befragung einer Menge Dorfbewohner beinhaltet. Hatten sie engen Kontakt mit Affen oder erkrankten Menschen? Wo und wann? Mit diesen Daten hoffen die Forscher letztendlich die Quelle und Umstände der Übertragung des neu entdeckten Pathogenes zu identifizieren.

Wenn sich herausstellt, dass das Pathogen gefährlich ist, werden die Gesundheitsbehörden unterrichtet und diese kümmern sich um Notfallmaßnahmen. Kranke Menschen werden isoliert, Ärzte und Krankenschwestern werden zum Ausbruchsgebiet beordert und Buschmärkte und öffentliche Transportmittel könnten zeitweise stillgelegt werden.

Die Forscher selbst müssen auch vorsichtig vorgehen. „Wir haben ein mobiles Miniaturlabor dabei mit dem wir sofort auf die gefährlichsten Spezies, wie das Ebola-Virus, testen können“, erklärt Fabian. Bis geklärt ist mit welchen Mikroben sie arbeiten, schützen sie sich mit Bioschutzanzügen.

Ein Ausblick

Diese Forschungsstrategie hat sich bewährt: In den letzten Jahren fand die Gruppe heraus, wie es möglich ist, dass wildlebende Schimpansen sich mit Anthrax identifizieren und sterben (Leendertz et al., 2004). Fabian und seine Kollegen stellten fest, dass ein ursprünglich harmloses Bodenbakterium (Bacillus cereus) die genetische Information für die Herstellung des gefährlichen Anthrax-Toxins von einem verwandten, pathogenen Bakterium (Bacillus anthracis) erhalten hat. Der bakterielle Stamm, der sich aus diesem genetischen Transfer entwickelt hat (Bacillus cereus anthracis), lebt im Boden und ist hoch virulent und stellt somit eine tödliche Bedrohung für die Schimpansen dar. Der nächste Schritt ist nun die Untersuchung, ob dieser spezifische Stamm in der lokalen Population nachzuweisen ist und wenn dem so ist, ob die Menschen geschützt werden können, zum Beispiel durch eine Impfung.

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Author(s)

Julia Heyman hat Biologie studiert und am Max Planck Institut für Infektionsbiologie in Berlin, Deutschland, promoviert, bevor sie eine Post-Doc Stelle am Robert Koch Institut in Berlin antrat. Sie hat außerdem noch einen Abschluss in Journalismus und arbeitet im Moment als Autor für Spektrum der Wissenschaften.


Review

Dieser ausführliche und verständlich geschriebene Artikel über die Forschungen an Zoonosen kann im Biologieunterricht verwendet werden, um Themen wie Evolution, Gesundheit, Ökosysteme oder Klimaveränderungen zu behandeln. Geeignete Verständnisfragen und weiterführende Fragen beinhalten:

  1. Warum sind zoonotische Infektionen so gefährlich?
  2. Wie könnten Umweltveränderungen mehr zoonotische Infektionen in der näheren Zukunft verursachen?
  3. Was könnten Regierungen unternehmen, um Pandemien zu verhindern?
  4. Mit welchen Untersuchungen können Wissenschaftler herausfinden, ob ein Individuum von einer Zoonose infiziert wurde?
  5. Was für Maßnahmen sollten Behörden im Notfall einer zoonotisch ausgelösten Pandemie ergreifen?

Dieser Artikel könnte auch zur Anregung von Diskussionen über die Geschichte von infektiösen Krankheiten, die Interaktion von Organismen mit ihrer Umwelt und kürzlichen Nahrungsmittelskandalen dienen. Beginnend mit den in diesem Artikel genannten bekannten Zoonosen, könnte über die ökonomischen, sozialen und politischen Konsequenzen kürzlicher Pandemien diskutiert werden.


Panagiotis Stasinakis, 4th Lyceum of Zografou, Griechenland



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